便攜式氣壓高度計(jì)的設(shè)計(jì)方案(編輯修改稿)
2025-05-25 01:04 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。其電路設(shè)計(jì)如圖34所示： 圖34 LCD1602顯示電路圖 氣壓傳感器電路設(shè)計(jì) 本文便攜式氣壓高度計(jì)采用的氣壓傳感器US9111。但由于預(yù)算的限制，此次設(shè)計(jì)選擇了具有良好性價(jià)比的US9111絕壓型氣壓傳感器，差分輸出。具體參數(shù)如表2：表2氣壓傳感器us9111參數(shù)最小值典型值最大值單位激勵(lì)電壓510V激勵(lì)電流mA橋電阻456kΩ量程15psi(高靈敏度型)130170210mV零偏移30030mV溫度系數(shù)（電壓激勵(lì)）%FS/℃溫度系數(shù)（電流激勵(lì)）+%FS/℃溫度系數(shù)（零偏移）+%FS/℃線性度177。+%FS磁滯度177。+%FS過(guò)壓3psi工作溫度40+125℃儲(chǔ)存溫度55+150℃ 引腳及功能如表3所示： 表 3 引腳及功能 為了正確測(cè)量氣壓，并將測(cè)得的氣壓值轉(zhuǎn)換成單片機(jī)需要的電壓信號(hào)，需要將傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行處理，處理電路包括激勵(lì)源電路和信號(hào)放大電路兩部分，具體設(shè)計(jì)如下：傳感器激勵(lì)源設(shè)計(jì)由于采用電流激勵(lì)的溫度特性要優(yōu)于電壓激勵(lì)，因此本設(shè)計(jì)采取恒流源供電的思路。具體電路如圖35所示，運(yùn)放選用OP07。 圖 35電流激勵(lì)源電路圖信號(hào)放大設(shè)計(jì) 因?yàn)闅鈮簜鞲衅鳈z測(cè)到的信號(hào)大概是毫伏級(jí)，然而單片機(jī)所需要的電壓需要+5V，因此在本設(shè)計(jì)中需要將信號(hào)放大。在本設(shè)計(jì)采用差動(dòng)放大電路即可滿足需求，然而基本的差動(dòng)放大電路精密度較差，且差動(dòng)放大電路上變更放大增益時(shí)，必須調(diào)整兩個(gè)電阻。但是因?yàn)樾枰行У恼{(diào)試，所以考慮之后選擇了三級(jí)放大電路。前級(jí)差動(dòng)放大電路抑制共模干擾，電路如圖36所示，調(diào)節(jié)R22可以改變放大倍數(shù)（110）倍。 圖36 差動(dòng)放大共模抑制電路圖圖中，S，S+是傳感器輸出信號(hào)，由于信號(hào)源的內(nèi)阻處于理想化，有S+=S，R4間的電流處于0。調(diào)節(jié)R22，使電路兩邊對(duì)稱既而增強(qiáng)了抗共模干擾的效果。中級(jí)差分運(yùn)算電路如圖37所示，將前級(jí)信號(hào)進(jìn)行差分運(yùn)算，將信號(hào)放大5倍然后送至后置繼續(xù)放大。 圖 37差分運(yùn)算電路圖后置放大電路如38所示，根據(jù)Uo=(1+R15/R14)Ui，得出后置放大系數(shù)為3，即為3倍。圖 38 同比例放大電路圖 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中的報(bào)警電路設(shè)計(jì)采用一個(gè)三極管驅(qū)動(dòng)一個(gè)蜂鳴器，主要用于當(dāng)氣壓達(dá)到上下極限值時(shí)進(jìn)行報(bào)警提醒。電路如圖39所示。 圖39 報(bào)警電路圖第四章 便攜式氣壓高度計(jì)的軟件設(shè)計(jì)本文設(shè)計(jì)的便攜式氣壓高度計(jì)的軟件程序包括主程序，顯示子程序，模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序，數(shù)據(jù)處理子程序，報(bào)警子程序，具體設(shè)計(jì)如下： 主程序設(shè)計(jì)主程序流程圖如圖41所示，首先進(jìn)行狀態(tài)初始化，LCD顯示器上顯示初始界面，然后根據(jù)輸入的信號(hào)顯示對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。然后再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，達(dá)到上下限則采取對(duì)應(yīng)的措施。 圖 41 主程序流程圖 模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計(jì) TLC 549是8位串口AD轉(zhuǎn)換芯片，可用單片機(jī)控制，通過(guò)CLK,CS,DATA OUT，三條口線進(jìn)行串行接口。當(dāng)CS為高時(shí)，數(shù)據(jù)輸出(DATA OUT)端處于高阻狀態(tài)，此時(shí)I/O CLOCK丌起作用。這種CS控制作用允許在同時(shí)使用多片TLC549時(shí)，共用I/O CLOCK，以減少多路(片)A/D并用時(shí)的I/O控制端口。 一組通常的控制時(shí)序?yàn)椋?1)將CS置低。內(nèi)部電路在測(cè)得CS下降沿后，再等待兩個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘上升沿和一個(gè)下降沿后，然后確認(rèn)這一變化，最后自動(dòng)將 前一次轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高位(D7)位輸出到DATA OUT端上。 (2) 前四個(gè)I/O CLOCK周期的下降沿依次移出第4和第5個(gè)位(DDDD3)，片上采樣保持電路在第4個(gè)I/O CLOCK 下降沿開始采樣模擬輸入。 (3)接下來(lái)的3個(gè)I/O CLOCK周期的下降沿移出第8(DDD0)個(gè)轉(zhuǎn)換位。 (4)最后，片上采樣保持電路在第8個(gè)I/O CLOCK周期的下降沿將移出第8(DDD0)個(gè)轉(zhuǎn)換位。保持功能將持續(xù)4個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘周期，然后開始進(jìn)行32個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘周期的A/D轉(zhuǎn)換。第8個(gè)I/O CLOCK后，CS必須為高，戒I/O CLOCK保持低電平，這種狀態(tài)需要維持36個(gè)內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘周期以等待保持和轉(zhuǎn)換工作的完成。如果CS為低時(shí)I/O CLOCK上出現(xiàn)一個(gè)有效干擾脈沖，則微處理器/控制器將不器件的I/O時(shí)序失去同步；若CS為高時(shí)出現(xiàn)一次有效低電平，則將使引腳重新初始化，從而脫離原轉(zhuǎn)換過(guò)程。TLC 549的軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖42 所示： 圖42 TLC549轉(zhuǎn)換子程序流程圖 數(shù)據(jù)處理子程序設(shè)計(jì) 對(duì)TLC549采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。流程圖如43所示： 圖 43 數(shù)據(jù)處理子程序流程圖 顯示子程序設(shè)計(jì)開 始LCD初始化確認(rèn)顯示位置寫入顯示數(shù)據(jù)結(jié)束顯示完？YN顯示子程序中首先確認(rèn)顯示位置，然后寫入顯示數(shù)據(jù)。顯示子程序流程圖如圖44所示：圖 44 顯示子程序流程圖 報(bào)警處理子程序設(shè)計(jì) 當(dāng)氣壓值達(dá)到預(yù)定值（也就是上下限值）時(shí)，單片機(jī)向報(bào)警電路發(fā)出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器工作，進(jìn)行報(bào)警。報(bào)警子程序流程圖如圖45所示： 圖45 報(bào)警處理子程序流程圖 第五
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